專利名稱：使用低密度奇偶校驗(yàn)碼的通信系統(tǒng)的信道解碼設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種使用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)，更具體地說，涉及有效地生成LDPC碼并實(shí)現(xiàn)信道的編碼和解碼的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
符號間干擾(ISI)以及各種噪聲和信道的衰落顯著降低了無線通信系統(tǒng)的鏈路的性能。因此，為了實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字通信系統(tǒng)的目的，必須開發(fā)用于克服所述噪聲、衰落和ISI的技術(shù)，所述高速數(shù)字通信系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)處理、高速的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)的高可靠性，諸如下一代移動(dòng)通信、數(shù)字廣播和移動(dòng)因特網(wǎng)。近來，已經(jīng)對利用糾錯(cuò)碼來作為用于有效地將失真信息恢復(fù)到其原始狀態(tài)并改善通信的可靠性的方法進(jìn)行了積極的研究。由Gallager在二十世紀(jì)六十年代首次引入的LDPC碼由于其復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)方式而仍未被充分利用，到目前為止這超越了當(dāng)時(shí)的技術(shù)。然而，因?yàn)橛葿errou、Glavieux和Thitimajshima在1993年發(fā)現(xiàn)的turbo碼顯示出接近香農(nóng)信道容量的性能,所以對turbo碼的性能和特征已經(jīng)進(jìn)行了很多的分析研究。為此，對基于迭代解碼和圖形的信道編碼已經(jīng)進(jìn)行了很多研究。上述研究已經(jīng)引起了在二十世紀(jì)九十年代末對LDPC碼的重新研究。重新研究顯示，當(dāng)在與LDPC碼對應(yīng)的Tanner圖(因子圖(factor graph)的特定情況)上基于和-積算法(sum-product algorithm)使用迭代解碼來執(zhí)行解碼時(shí),LDPC碼的性能接近香農(nóng)信道容量。通常，用圖形表示法來表示LDPC碼。同樣，可以使用基于圖論、代數(shù)學(xué)和概率論的方法來分析LDPC碼的特征。一般來說，信道編碼的圖形模型對于描述碼是有用的。當(dāng)關(guān)于編碼比特的信息對應(yīng)于圖形中的頂點(diǎn)且編碼比特之間的關(guān)系對應(yīng)于圖形中的邊(即線段)時(shí)，可以將信道碼的圖形模型認(rèn)為是其中頂點(diǎn)通過邊來交換預(yù)定消息的通信網(wǎng)絡(luò)。因此，可以導(dǎo)出自然解碼算法。例如，從可以被認(rèn)為是一類圖形的網(wǎng)格(trellis)導(dǎo)出的解碼算法包括公知的維特比(Viterbi)算法和Bahl、Cocke、Jelinek及Raviv (BCJR)算法。LDPC碼通常通過奇偶校驗(yàn)矩陣來定義，并且可以使用被普遍稱為Tanner圖的二分圖來表示。在該二分圖中，頂點(diǎn)被劃分為兩種不同的類型。通過由被稱為“變量節(jié)點(diǎn)”和“校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)”的頂點(diǎn)形成的二分圖來表示LDPC碼。變量節(jié)點(diǎn)對應(yīng)于按一對一比率的編碼比特。參照

圖1和圖2，提供對于LDPC碼的圖形表示法的描述。首先， 圖1示出LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣Hl的例子，其包括4行和8列。參照圖1，8列表示LDPC碼，其生成具有長度為8的碼字，并且每列對應(yīng)于編碼的8個(gè)比特。
圖2是示出與圖1的Hl對應(yīng)的Tanner圖的圖。參照圖2，LDPC 碼的 Tanner 圖包括 8 個(gè)變量節(jié)點(diǎn) Xi202、x2204、x3206、x4208、x5210、x6212、x7214 和 x8216 以及 4 個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn) 218、220、222 和 224。這里，LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣Hl中的第i列和第j行分別對應(yīng)于變量節(jié)點(diǎn)Xi和第j個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。同樣，其中在LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣Hl中的第i列與第j行交叉的位置的值1、即非零值意味著在圖2的Tanner圖中的變量節(jié)點(diǎn)Xi和第j個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)之間存在邊。LDPC碼的Tanner圖中的每個(gè)變量節(jié)點(diǎn)和每個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的度表示在節(jié)點(diǎn)之間做出連接的邊的數(shù)目。該邊的數(shù)目等于與LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣Hl中的相關(guān)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的列或行中的非零項(xiàng)(即元素)的數(shù)目。例如，在圖2 中，變量節(jié)點(diǎn) X!202, x2204, x3206, x4208, x5210, x6212, x7214 x8216的度分別是4、3、3、3、2、2、2和2。校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)218、220、222和224的度分別是6、5、5和5。同樣，在正則序列(regular sequence)中，分別與圖2的變量節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的圖1的奇偶校驗(yàn)矩陣Hl的列中的非零項(xiàng)的數(shù)目與度4、3、3、3、2、2、2和2—致。在正則序列中，分別與圖2的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的圖1的奇偶校驗(yàn)矩陣Hl的行中的非零項(xiàng)的數(shù)目與度6、5、5和5 —致。為了表示LDPC碼的節(jié)點(diǎn)的度分布，均具有度I的變量節(jié)點(diǎn)的數(shù)目與變量節(jié)點(diǎn)的總數(shù)之比被設(shè)置為fi，并·且均具有度j的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的總數(shù)之比被設(shè)置為gj。例如，在如圖1和圖2所示的LDPC碼的情況下，f2=4/8、f3=3/8、f4=l/8,且對于i關(guān)2、3和4，fi=0,以及g5=3/4、g6=l/4，且對于j古5和6，g」=0。當(dāng)LDPC碼的長度被設(shè)置為N (即列數(shù)被設(shè)置為N)且行數(shù)被設(shè)置為N/2時(shí)，通過下面的等式(I)來計(jì)算具有上述度分布的整個(gè)奇偶校驗(yàn)矩陣中的非零項(xiàng)的密度。
權(quán)利要求
1.一種在使用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中對信道進(jìn)行解碼的方法，該方法包括步驟: 從在所述信道上接收的信號中確定縮短的比特的數(shù)目和刪余的比特的數(shù)目；并且 當(dāng)存在已用于執(zhí)行縮短或刪余的比特時(shí)，根據(jù)所述縮短的比特的數(shù)目將縮短的比特的值設(shè)置為O，根據(jù)所述刪余的比特的數(shù)目設(shè)置擦除，并且執(zhí)行LDPC解碼， 其中，根據(jù)預(yù)定比率確定所述刪余的比特的數(shù)目，刪余的比特的數(shù)目與縮短的比特的數(shù)目的預(yù)定比率為(B+1)/B，其中B是整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，刪余的比特的數(shù)目與縮短的比特的數(shù)目的預(yù)定比率是5/4或6/5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)下列公式來確定刪余的比特的數(shù)目:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過在預(yù)定條件下的附加操作，在執(zhí)行縮短和刪余之后的編碼塊的長度具有預(yù)定整數(shù)值的倍數(shù)值。
5.一種在使用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中對信道進(jìn)行解碼的設(shè)備，該設(shè)備包括: 解調(diào)器，用于接收和解調(diào)在所述信道上的信號； 縮短/刪余確定或估計(jì)單元，用于在控制單元的控制下，從經(jīng)解調(diào)的信號確定縮短的比特的數(shù)目和刪余的比特的數(shù)目，并且向LDPC解碼器提供有關(guān)被縮短和刪余的比特的位置信息；和 所述LDPC解碼器，用于根據(jù)所述有關(guān)被縮短和刪余的比特的位置信息，設(shè)置與被縮短的比特的數(shù)目一樣多的零以及設(shè)置與被刪余的比特的數(shù)目一樣多的擦除，并且解碼所述LDPC 碼， 其中，根據(jù)預(yù)定比率確定所述刪余的比特的數(shù)目，刪余的比特的數(shù)目與縮短的比特的數(shù)目的預(yù)定比率為(B+1) /B，其中B是整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述縮短/刪余確定或估計(jì)單元確定刪余的比特的數(shù)目與縮短的比特的數(shù)目的預(yù)定比率被設(shè)置為5/4或6/5。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，根據(jù)下列公式來確定刪余的比特的數(shù)目:
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，通過在預(yù)定條件下的附加操作，在執(zhí)行縮短和刪余之后的編碼塊的長度具有預(yù)定整數(shù)值的倍數(shù)值。
全文摘要
提供了一種用于在通信系統(tǒng)中進(jìn)行信道編碼/解碼的設(shè)備和方法。該設(shè)備和方法在使用低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼的通信系統(tǒng)中從具有固定長度的LDPC碼字生成具有各種長度的LDPC編碼塊。該設(shè)備和方法使用預(yù)定數(shù)量的縮短的比特來執(zhí)行縮短，并執(zhí)行LDPC編碼。該設(shè)備和方法根據(jù)預(yù)定數(shù)量的縮短的比特應(yīng)用預(yù)定規(guī)則并確定要?jiǎng)h余的比特的數(shù)目，并基于所確定的要?jiǎng)h余的比特的數(shù)目來執(zhí)行刪余。
文檔編號H03M13/11GK103227645SQ201310127349
公開日2013年7月31日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者明世澔, 權(quán)桓準(zhǔn), 金宰烈, 林妍周, 尹圣烈, 李學(xué)周, 鄭鴻實(shí) 申請人:三星電子株式會(huì)社